[發明專利]一種同時多頻段測距裝置及方法

在審

• 申請號: 202210183774.7
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114624655A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 張文馨;張衛杰
• 申請（專利權）人: 張文馨;張衛杰
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S13/08
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.一種同時多頻段測距裝置，其特征在于：該裝置包括微波單元和信號處理單元，所述微波單元包括發射鏈路和接收鏈路，發射鏈路包括發射激勵電路、固態功放、發射耦合電路和發射天線；接收鏈路包括接收天線、低噪聲放大器、接收微波電路；所述信號處理單元包括ADC模塊和信號處理模塊；

所述的發射激勵電路連接固態功放，產生射頻信號；所述固態功放工作在飽和狀態，同時輸出基波信號和諧波信號，通過發射天線向空間輻射；所述固態功放連接發射耦合電路，將固態功放的輸出信號耦合到接收微波電路；

所述接收天線用于接收目標回波信號，所述低噪聲放大器連接接收天線和接收微波電路，對目標回波信號進行放大；所述接收微波電路連接低噪聲放大器、發射耦合電路和信號處理單元，對低噪聲放大器放大輸出的目標回波信號和發射耦合電路耦合輸出的低功率發射信號的基波分量和諧波分量，同時進行多通道濾波、混頻處理，輸出基波分量和諧波分量對應的多路差頻信號；

所述ADC模塊對基波分量和諧波分量的差頻信號進行同步采樣；信號處理模塊根據基波差頻、諧波差頻的采樣信號得到距離測量結果。

2.根據權利要求1所述的一種同時多頻段測距裝置，其特征在于：

所述發射天線采用寬帶共形天線，波束寬度覆蓋預定角度范圍，將固態功放輸出的功率信號通過發射天線向空間輻射。

3.根據權利要求1所述的一種同時多頻段測距裝置，其特征在于：

所述接收天線采用寬帶共形天線接收目標回波信號，波束寬度覆蓋發射天線的波束覆蓋角度范圍。

4.根據權利要求1所述的一種同時多頻段測距裝置，其特征在于：

所述的固態功放工作在飽和狀態，發射的無線電信號包括基波和諧波，則微波單元同時接收目標回波的基波分量和諧波分量，通過信號處理單元對多個頻點回波信號的處理，實現對目標的精確測距。

5.一種同時多頻段測距方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、將權利要求1-4任一所述的裝置安裝在載體上，開始上電工作；

步驟二、發射鏈路的發射激勵電路在信號處理模塊控制下，產生預定的基波頻率的線性調頻連續波信號，經過固態功放放大輸出，固態功放工作在飽和狀態，產生包含基波信號和高次諧波分量的功率信號；固態功放輸出的功率信號通過發射天線向外輻射，同時，發射耦合電路將固態功放的輸出信號耦合到接收微波電路；

步驟三、目標回波信號經過接收天線，由低噪聲放大器放大后發送給接收微波電路；在低噪聲放大器輸入端配置限幅電路，接收微波電路連接低噪聲放大器、發射耦合電路和信號處理單元，對低噪聲放大器放大輸出的目標回波信號和發射耦合電路耦合輸出的低功率發射信號的基波信號和諧波信號同時進行預濾波、放大、混頻、濾波和信號調理，輸出基波差頻和諧波差頻信號；

步驟四、信號處理單元的ADC模塊對基波差頻、諧波差頻信號進行同步采樣；信號處理模塊根據基波差頻、諧波差頻計算得到基于基波差頻和諧波差頻信號的測距結果；

步驟五、信號處理模塊根據設定場景選擇融合測距方式；在測距距離大于設定值時，選擇基波差頻測距，測距距離小于設定值，選擇基波測距和諧波測距結果融合處理結果。

6.根據權利要求5所述的一種同時多頻段測距方法，其特征在于：

所述步驟二中，發射天線采用寬帶共形天線，波束寬度覆蓋預定角度范圍。

7.根據權利要求5所述的一種同時多頻段測距方法，其特征在于：

所述的步驟三中，接收鏈路的接收天線，采用寬帶共形天線接收目標回波信號，波束寬度覆蓋發射天線的波束覆蓋角度范圍。

8.根據權利要求5所述的一種同時多頻段測距方法，其特征在于：

所述的步驟四中，信號處理模塊對基波差頻、諧波差頻分別進行FFT、求模、信號檢測、高度計算、高度校正和高度搜索跟蹤處理，得到基于基波差頻和諧波差頻信號的測距結果。